【正文】 m3 Blast Furnace Slag Ontology and Iron Processing System Under the Raw Material Conditions in Baotou Region Abstract The blast furnace slag ontology and iron processing system design is an important part of the ironmaking workshop design. In order to achieve high yield, low consumption, long production target, environmental protection, design process, from the blast furnace type in design, fireproof material, cooling equipment and slag iron39。估計(jì)，每生產(chǎn) 1 噸焦炭需煤 噸左右，但是，高爐燒焦炭勢(shì)必增加碳含量，以致早期焦炭鐵的碳含量在 %以上，全部成為灰口鐵既石墨鐵。 高爐的有效高度，對(duì)高爐內(nèi)煤氣與爐料之間傳質(zhì)傳熱過(guò)程亦有重大影響，增加有效高度，在相同的爐容和冶煉強(qiáng)度的條 件下，煤氣流速和與爐料接觸的機(jī)會(huì)增加，有利于改善傳熱傳質(zhì)過(guò)程，有利于降低燃料消耗量；但過(guò)分增加有效高度，料柱有效重量并不成正比例增加，但對(duì)煤氣的阻力卻成比例增加，容易形成料拱，對(duì)爐料下降不利，甚至破壞高爐順行。另一方面，死鐵層加深后，爐底遠(yuǎn)離高溫區(qū)，減少熱量沖擊。 h4：爐身高度占高爐有效高度的 50%~60%。除操作因素外，對(duì)爐型來(lái)說(shuō)就是 α和 β了。陶瓷質(zhì)材料有粘土磚、高鋁磚、剛玉磚和不定形耐火材料等；碳質(zhì)材料有炭磚、石墨炭磚、石墨碳化硅磚、氮結(jié)合碳化硅磚、粘土結(jié)合碳化硅磚等 [5]。按成分可分碳質(zhì)不定 形耐火材料和粘土質(zhì)耐火材料。采用這種結(jié)構(gòu)形式，其目的是利用炭磚熱傳導(dǎo)性能好的特點(diǎn)，加強(qiáng)爐底冷卻散熱，將鐵水凝固等溫線（ 1500℃ ）向上部推移，并把 800℃ 左右的化學(xué)反應(yīng)等溫線推至保護(hù)層內(nèi)，從而減緩爐底侵蝕速度，防止環(huán)形斷層的發(fā)生，延長(zhǎng)爐底使用壽命，另外，炭磚的最大弱點(diǎn)是抗氧化能力差。通過(guò)冷卻設(shè)備的冷卻可提高耐火材料的抗侵蝕和抗磨損能力。冷卻水經(jīng)由小孔噴射到爐殼上進(jìn)行冷卻。 圖 風(fēng)口 結(jié)構(gòu) 1風(fēng)口； 2風(fēng)口二套； 3風(fēng)口大套； 4直吹管； 5彎管； 6鵝頸管； 7熱風(fēng)管； 8拉桿；9吊環(huán)； 10銷子； 11套環(huán) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 8 渣口裝置一般由四個(gè)套組成，即大套，二套，三套和渣口小套，見圖 。同段冷卻壁間豎直縫 20mm，上下段間水平縫 30mm，兩段豎直縫相互錯(cuò)開。由于渣皮的導(dǎo)熱性極低，渣皮形成后，就形成了爐內(nèi)向銅冷卻壁傳熱的一道隔熱屏障 ，從而減少了爐內(nèi)熱損失。大型高爐爐缸直徑較大，徑向周圍冷卻壁的冷卻，已不足以將爐底中心部分的熱量散發(fā)出去，如不進(jìn)行冷卻則爐底向下侵蝕嚴(yán)重。 在鐵口側(cè)布置著鐵溝和下渣溝的爐前平臺(tái)叫出鐵場(chǎng)。經(jīng)常有從出鐵場(chǎng)收集的煙塵聚集，平臺(tái)內(nèi)積灰較多，爐體平臺(tái)的檢修維護(hù)環(huán)境差。采用不同的鐵水運(yùn)輸車輛，對(duì)于鋼鐵生產(chǎn)節(jié)奏和鋼鐵質(zhì)量會(huì)產(chǎn) 生不同的影響。分配器沿整個(gè)滾筒長(zhǎng)度方向布置，能均勻的把水渣分配到過(guò)濾滾筒內(nèi)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 14 第二章 煉鐵工藝計(jì)算 高爐物料平衡計(jì)算 原料條件及平衡計(jì)算 [22] 1. 原料條件 包頭地區(qū)原料成分見表 ～ 表 礦石成分表 (%) 成分 TFe Mn P S F FeO CaO 燒結(jié)礦 球團(tuán)礦 生礦 硅礦 石灰石 續(xù)表 成分 SiO2 MgO Al2O3 RxOy K2O Na2O CO2 燒結(jié)礦 球團(tuán)礦 生礦 硅礦 石灰石 表 焦炭成分表（ %） 固定碳 （ %） 灰分 （ %） SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO FeS P2O5 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 15 續(xù)表 揮發(fā)分 （ %） 有機(jī)物（ %） 合計(jì) 全硫 游離水 CO2 CO CH4 N2 H2 H N S （ S 全 ＝ S 有機(jī) ＋ FeS32/88＝ ＋ 32247。 因此，以上各項(xiàng)熱收入總計(jì)為： Qs=Qs1＋ Qs2＋ Qs3＋ Qs4 =＋ ＋ ＋ = KJ 2．熱支出 （ 1）鐵及其他元素還原消耗 ① 鐵還原消耗 已 知 rd=， ri（ H2） =， ri（ CO） =， Fer= Kg 燃料帶入的 FeO 量 FeO 燃 =KFeOK＋ MFeOM =410＋ 130 = Kg 進(jìn)入渣中的 FeO 渣 = Kg 需分解的硅酸鐵中的 FeO 總量為 FeO 硅 = FeO′硅 ＋ FeO 燃 － FeO 渣 =＋ － = Kg ( FeO′硅 =(＋ ) = Kg 礦石中以 Fe3O4 形態(tài)存在的 FeO 量 FeO 磁 =A（ FeOA－ aFeOa） ={－ （ ＋ ﹚ } = Kg 其中 a：爐料中人造富礦配比 FeOa：燒結(jié)礦（包括球團(tuán)礦）中 FeO 含量 FeOA：混合礦中的 Fe 含量 礦石中以 Fe3O4 形態(tài)存在的 Fe2O3量為 Fe2O3 磁 = FeO 磁 160/72=160/72= Kg 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 26 礦石中 Fe3O4= FeO 磁 ＋ Fe2O3 磁 =＋ = Kg 礦石中自由 Fe2O3 數(shù)量 Fe2O3 赤 =AFe2O3A－ Fe2O3 磁 =－ = Kg 即鐵氧化物還原耗熱 Qd’=[FeO 硅 ＋ Fe3O4168/232＋ Fe2O3 赤 112/160＋ Ferrd＋ Fer r i（ H2） － Ferri（ CO） ] =[＋ 168/232＋ 112/160＋ ＋ － ] = KJ ② 其他元素耗熱 Qd’’=QdSi＋ QdMn＋ QdP ⅰ ) Si還原耗熱 QdSi=536010[Si] =536010=112024 KJ ⅱ ） Mn還原耗熱 QdMn=124810[Mn] =124810= ⅲ ） P 還原耗熱 QdP=627510[P] =627510= KJ Qd’’=112024＋ ＋ = KJ 則還原總耗熱 Qd1= Qd′＋ Qd″= ＋ ＝ KJ （ 2）脫硫耗熱 Qd2=1139S 渣 =1139= KJ （ 3）碳酸鹽分解耗熱 Qd3=0（加入熔劑為硅石） （ 4）水分解耗熱 Qd4=（ 2580Vbψ＋ 3211MH2OM） =（ 2580＋ 3211130） = KJ （ 5）爐料游離水蒸發(fā)耗熱 Qd5=620 = KJ （ 6）噴吹煤粉分解耗熱 Qd6=250130= KJ （按無(wú)煙煤分解熱 250kcal/kg） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 27 （ 7）鐵水帶走的熱量 Qd7=2801000= KJ （取鐵水比焓 280kcal/kg） （ 8）爐渣帶走熱量 Qd8=420= KJ （取爐渣比焓 420kcal/kg） （ 9）煤氣帶走熱量：當(dāng)爐頂溫度為 200℃ 時(shí)，查氣體組分熱焓表 。） Qh 其他 =[53600+12480+62750+ 130(+2)+（ 130000+210） +595130 +3001000] = KJ 因此， Vb=(QhdFe＋ Q 其他 )/（ qh＋ qw－ qf） =(＋ )/ = m3 風(fēng)口前燃燒碳量為： Cb=O2bV b== Kg K=錯(cuò)誤 !未找到引用源。在扣除濕分分解耗熱后，鼓風(fēng)帶給高溫區(qū)的熱量為： Qhs2={[(1－ )(－ ) ＋ (－ )]－ 2580} = Kg （ 3）高溫區(qū)的熱收入 Qhs=Qhs1＋ Qhs2 =＋ = KJ 燃燒每千克碳素的有效熱量： qc= Qhs /Cb=2. 高溫區(qū)熱支出 （ 1）鐵及合金元素直接還原耗熱： 已知每噸生鐵的還原鐵量 Kg，直接還原度 rd=， ri(H2)=， [Mn]=，[Si]=， [P]= 高溫區(qū)直接還原耗熱 Qhd1={（ ＋ ）＋ 12480 ＋ 536000＋ 62750} = KJ （ 2）碳酸鹽分解耗熱 Qhd2=0 （ 3）鐵水帶走熱量 (高溫區(qū)界限溫度 950176。 硅石用量＝ (－ )/（ － ）＝ Kg (4) 渣量及爐渣成分計(jì)算 爐料帶入的各種爐渣組分的數(shù)量為 ∑CaO＝ ＋ ＝ Kg ∑SiO2＝ ＋ ＝ Kg ∑MgO＝ ＋ 410＋ 130＋ ＝ Kg ∑Al2O3＝ ＋ 410+130+ ＝ Kg 渣中 MnO 量＝ 71/55＝ Kg 渣中 FeO 量＝ 72/56＝ Kg 渣中 CaF2 量＝ ＝ Kg 渣中 K2O 量＝ ＝ Kg 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 19 渣中 Na2O 量＝ ＝ 渣中 RexOy 量＝ ＝ Kg 每噸生鐵爐料帶入的硫量（硫負(fù)荷） ∑S＝ +410+130＝ Kg 進(jìn)入生鐵的硫量＝ 1000%＝ Kg 進(jìn)入 煤氣的硫量＝ ＝ Kg 進(jìn)入渣中的硫量＝ ＝ Kg 爐渣組成列入表 表 爐渣組成 項(xiàng) 目 CaO MgO SiO2 Al2O3 MnO FeO 數(shù)量Kg 成分 % 項(xiàng)目 K2O Na2O RexOy CaF2 S/2 ∑ 數(shù)量Kg 成分 % 爐渣性能校核： 爐渣實(shí)際堿度 R＝ ＝ 爐渣脫硫之硫的分配系數(shù) Ls＝ 2 /＝ 物料平衡計(jì)算 已知 rd＝ ， ηH＝ 35%，空氣濕度為 g/ ψ＝ 1 鼓風(fēng)量的計(jì)算 燃燒帶入的可燃碳量 Cf＝ 410+130＝ Kg 生成 CH4 耗碳 CCH4＝ ＝ Kg 生鐵滲碳 CC＝ 10＝ Kg 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 20 每噸生鐵的氧化碳量 CO＝ Cf－ CCH4－ CC＝ － － ＝ Kg 其它因素直接還原耗碳 Cda＝ 10（ [Si] 24/28＋ [Mn] 12/55＋ [P] 60/62）＋ (S) 12/32 ＝ 10（ 24/28+12/55+60/62） +12/32 ＝ Kg 鐵的直接還原耗碳 CdFe＝ 10[Fe]rd12/56 ＝ 1012/56 ＝ Kg 風(fēng)口前燃燒碳量 Cb＝ Co－ Cda－ CdFe ＝ － － ＝ Kg 風(fēng)口前碳所占比例為 Cb/Cf＝ ＝ % 鼓風(fēng)含氧量 O2b﹙設(shè)計(jì)中采用富氧操作，富氧率 fo＝ 2%﹚ O2b＝ ＋ ψ＋ ＝ +＋ ＝ 每噸生鐵的鼓風(fēng)量 Vb Vb＝ {Cb/24－ M﹙ OM＋ H2OM16/18﹚ /32} ＝ {－ 130（ +16/18） /32} ＝ m3 鼓風(fēng)密度 ρb＝ － ＋ ＝ Kg/m3 ﹙ W＝ fo/﹙ a－ ﹚＝ ﹙ 1－ ﹚＝ a 取 1﹚ 每噸生鐵的鼓風(fēng)質(zhì)量 Gb＝ Vbρb＝ ＝ Kg (1) CH4 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 21 VCH4＝ 410CH4k/16＋ CCH4＝ 410+＝ m3 (2) H2 鼓風(fēng)濕分分解的氫＝ Vbψ＝ ＝ m3 燃燒帶入的氫＝﹛ KH2K＋ M﹙ H2M＋ H2Om2/18﹚﹜ ＝﹛ 410（ +） +130（ +2/18）﹜ ＝ m3 入爐總氫量 ∑H2＝ +＝ （ m3） 生成 CH4 耗氫＝ CCH42/12＝ 2 /12＝ m3 設(shè)定有 35%的氫參加還原，還原氫量 H2r＝ ∑H2＝ ＝ m3 進(jìn)入煤